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1类激光的分类标准和安全等级

作者:admin 发布时间:2022-04-19 16:07

  不论是国内或国外(尤其是进口的)激光终端设备,大到激光切割机器,小到人手可一份的激光笔,大家都能看到关于注意激光的明显标志,并且会标明激光的安全类别,如1类激光产品(class 1 laser product)等。这些类别到底是什么意思?怎么通过这些分类名称了解激光对眼睛或者皮肤的伤害?

  不同的国家有不同的组织形成激光安全标准,如美国的ANSI(美国国家标准协会),CDRH(装置与放射卫生中心),国际组织OSHA(职业安全与健康管理局),IEC(国际电工委员会),欧洲的EN608标准,日本JIS C以及中国的GB标准(中华人民共和国国家标准)。

  对于激光等级的划分,每个标准大致相似,但在细节的解释和规定上都有细微的区别。

  美国国家标准协会(ANSI)是一个志愿者自愿参加的委员会组织,用以制定各个领域的业共识标准。ANSI Z136委员会已发布或正在开发七个针对激光领域的标准。

  当前版本的主要为ANSI Z136.标准(Z136.1-2000),该标准将激光划分为四种主要危险类别(1、2、 3a,3b和4),具体取决于激光引起生物损害(主要是眼睛和皮肤损伤)的可能性。分类是根据连续时间或重复脉冲激光的曝光时间,激光波长和平均功率以及脉冲激光的每脉冲总能量通过计算确定的,计算过程很复杂,这里就不一一阐述了。其中,用AEL(眼镜/皮肤所承受的的最大激光辐射值)来划定不同等级的激光。具体分类如下:

  1类激光器或系统在激光器设计或预期使用所固有的最大持续时间内的任何曝光时间内,均不超过1类规定的AEL。 1类激光器不受所有光束危害控制措施的约束,也就是该类激光器对于人眼和皮肤几乎没有危害,不用考虑任何激光防护措施。

  第2类激光器是连续波和重复脉冲激光器,其波长在0.4 μm至0.7 μm(即400-700nm)之间,其发射的能量可以超 过1类AEL,但发射时间少于0.25秒且不超过1类AEL,并且具有平均辐射功率小于或等于1mW。

  对于波长小于0.4 μm或大于0.7 μm的波长,3a类激光器的AEL为1类AEL的1至5倍,对于 0.4μm至0.7μm的波长,其小于2类AEL的5倍。

  对于波长在0.18 μm和0.4 μm之间或在1.4 μm和1mm之间的波长,对于曝光时间等于或大于0.25秒或小于0.25秒的曝光时间, 3b类激光器不能发出大于0.5W的平均辐射功率。

  另外,超过3a AEL等级的0.4 μm和1.4 μm之间的激光器,对于等于或大于0.25秒的曝光,不能发射大于0.5瓦的平均辐射功率,或每个脉冲大于0.03J的辐射能量。

  但是ANSI Z136.1(2000)标准现在正在修订和完善中,因为这个标准中对每一类的激光安全措施以及具体危害(除了1类激光)没有做详细的解释,而且随着激光器的发展,激光的功率和能量的伤害也有所变化。

  装置与放射卫生中心(CDRH)是卫生与公共服务部美国联邦食品与药物管理局(FDA)的监管局。国会已经授权CDRH来标准化人造激光产品的性能安全性。 1976年8月2日之后制造的所有激光产品和进入市场的所有激光产品都必须遵守这些规定。

  国际电工委员会(IEC)是一个全球组织,负责准备和发布有关所有电气,电子和相关技术的国际标准。 IEC文件60825-1是概述激光产品安全性的主要也是比较完善的标准。分类基于包括光束发散角,激光类型,发射持续时间,限制孔径等参数的综合计算,并与ANSI 标准一起确定,但IEC标准还添加了各类别激光产品的观察条件:

  1类激光的风险非常低,并且“在合理可预见的使用范围内是安全的”,包括使用光学仪器进行光束内观察。

  1M类激光的波长在302.5 nm至4000 nm之间,一般情况下被视作是安全的激光,除非与光学辅助工具(例如双筒望远镜)一起使用和观察。

  对于400 nm至700 nm之间的波长,操作人员不允许接触超过2类AEL的辐射水平,并且在此波长范围之外的任何激光辐射必须低于1类AEL。

  2M类激光的波长在400nm至700nm之间,用光学仪器观察时有潜在的危险。在此波长范围之外的任何发射都必须低于1M级别的AEL水平。

  3R类激光器的范围为302.5 nm至1060nm,具有潜在危险,但风险低于3B类激光器。对于400 nm 至700 nm之间的波长,3R 激光的AEL在2类AEL的5倍之内,而在该范围之外的波长在1类 AEL的5倍之内。

  3B类激光器通常直接观察光束时都是危险的,但是在受到漫反射时通常是安全的。

  4类激光在光束内观察以及受到漫反射时都是危险的。它们还可能导致皮肤受伤,并有潜在的火灾威胁隐患。

  全称为中华人民共和国国家标准——激光产品的安全(第1部分:设备分类、要求)。这个标准是基于IEC 60825-1文件,然后进行了技术更新和内容的调整。这份文件适用于180nm-1mm之内的激光产品的激光辐射安全的要求,对各类激光的危害有了更详细的解释,意在通过类别的划分增加相应的保护措施来减少激光辐射危害。文件将激光分为7类,与IEC的分类名称一致:1类,1M类,2类,2M类,3R类,3B类,4类。

  1类激光产品在可贺里遇见的情况下是安全的,但是在光线暗的环境中,受到激光的照射或者镜面反射照射也可能出现眩目的视觉效果。同时,因为这是基于正常工作时受到的辐射水平估计,在维护过程中如果解除了激光器挡板的联锁,所接触到的激光辐射可能就高于1类激光的要求了。

  1M类激光产品在302.5nm-4000nm波长范围内的AEL和1类激光一致,但是由于测量时采用了更小的测量孔径或距离更远的表观光源(即光束能够危害视网膜的距离),所以在使用光学仪器,如放大镜或者望远镜观察时就有潜在的辐射危害。

  2类激光产品的波长范围为400nm-700nm,一般指低功率的激光,就算遭到直射,人眼的回避反应(0.25s的及时反应)能避免人眼受到辐射伤害,但是如果反复低于0.25s的直射或者有意注视光束,也是有潜在危害的。2类激光容易引起炫目,闪光盲和视后像现象(人眼受刺激时看到的图像不会在短时间内消失)。

  2M类激光产品和1M类别有类似的特点,在400nm-700nm的波长范围内AEL和2类激光一致,但是在使用光学仪器,如放大镜或者望远镜观察时就有潜在的辐射危害。

  3R类的AEL为2类可见光束和1类不可见光束的5倍,损伤风险随着照射持续时间的增加而增强,有意的照射是危险的,所以一般用于不可能发生直射或者镜面反射的场景下使用。

  3B类的激光直射,包括镜面反射和少于0.25s的短时照射都是有危险的,AEL较高的3B类产品还会引起轻微的皮肤烧伤,甚至有点燃易燃材料的危险,并且部分3B激光长时间的漫反射也对眼睛造成伤害。

  4类激光产品光直射,镜面反射,少于0.25s的短时照射以及漫反射都是有危险的,这类激光产品也经常引起火灾,这类产品要注意在可能透光的窗口都要有激光警示标志,这也是为什么很多高功率激光设备的窗口采用的激光防护玻璃。

  因为激光器发出的激光束具有高功率密度,即使光量很小,也会对人体造成伤害。所以为了防止激光产品使用者受到伤害,日本制定了日本工业标准《激光产品辐射安全标准》(JIS C 6802)。JIS C 6802标准根据危害程度将激光产品分为8个不同类别,而欧洲标准EN 60825-1中规定的分类标准与JIS标准C6802:2014一致,也就不再单独介绍了。

  由于JIS C 6802标准是基于相应的国际电工委员会(IEC)标准对激光的分类,所以在1类,1M类,2类,2M类,3R类,3B类,4类的解释都与IEC完全一致,只是另外添加了一个1C类别。

  1C类激光产品主要适用于美容/医美激光仪器,因为这类产品会直接使用激光照射除眼睛外的身体组织,所以所发射的激光束可能处于3R、3B或4级水平,也因此对目标组织存在潜在的危险。

  1. 所有带有激光的产品一定要注意相应的激光分类,并且只有经过专业机构分类过的激光产品才是有品质保证的,因为分类不仅仅关系到使用者的安全,在分类时激光设备根据不同类别必须配备不同的安全措施,从产品端把安全风险降到最低;;

  2. 只有1类激光(不包括1M和1C类)是完全安全的,其他类别大家在使用时都要注意产品的使用说明和激光的安全防护

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